• 공업화학
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• 제25권3호
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• pp.274-280
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• 2014

비용매 유도 상전이(nonsolvent induced phase separation, NIPS) 방법을 이용하여 PSf (polysulfone) 중공사 분리막을 제조하였다. PSf/DMAc (N,N-dimethylacetamide)로 이루어진 고분자 용액에 조용매로 GBL (${\gamma}$-butyrolactone)을 첨가하였으며, 물을 응고용액으로 이용하여 중공사 분리막을 제조하였다. 제조된 분리막은 전자주사현미경을 이용하여 그 구조를 분석하였으며 그 결과 GBL의 농도가 증가함에 따라 밀집 구조의 분리활성층과 스폰지 형상의 지지층으로 구성된 이중구조 형태의 비대칭 다공성의 구조를 나타내었다. 또한, 조용매 GBL은 고분자용액의 용해도 상수를 변화시켜 열역학적 상분리 촉진 역할을 할 수 있음을 알 수 있었다. 고분자용액 내의 조용매 GBL의 존재 유무와 GBL의 농도, 첨가제의 농도 그리고 내부응고제의 종류에 따라 중공사 분리막의 구조뿐만 아니라 순수투과도 및 분리특성에도 매우 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다. 내부응고제로 EG보다 PEG를 사용하였을 경우 $0.05{\mu}m$ PSL (polystyrene latex) bead를 이용하여 배제 특성을 측정한 결과 5% 정도로 소폭 감소한 반면 순수투과플럭스는 최대 130배 이상 증가하는 효과를 나타내었다.

• 한국주조공학회지
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• 제41권3호
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• pp.235-240
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• 2021

진공 가스분사법으로 제조된 Fe₇₅B₁₃P₅Nb₂Hf₁C₄ 합금의 응고중 액상의 크기와 이에 따른 냉각속도의 변화가 정출상의 형성에 미치는 영향에 대한 고찰을 하였다. 고온 액상에서 동일한 조건으로 응고된 서로 다른 크기의 액상이 구형의 분말형태로 응고될 때 크기에 따른 임계냉각속도의 차이를 계산하였으며, 액상의 평균 반지름이 3배정도 크기 차이가 날 경우 고상으로 변태할 때 임계냉각속도가 13.5배까지 차이가 나는 것을 알 수 있었다. 이러한 임계냉각 속도의 차이에 따른 정출상의 형성과 정출상의 형태와 크기에 따른 탄화물의 형성 거동을 조사하여 열역학 계산으로 예측된 결과와 비교 분석하였으며, 분말입자의 크기가 20~45 마이크론일 경우 Hf과 Nb이 포함된 MC타입의 탄화물이 초정으로 형성 되는 것을 알 수 있었으며 이때 Hf과 Nb의 비율은 합금의 조성 및 냉각속도에 따라 변화됨을 관찰 할 수 있었다.

• Ocean and Polar Research
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• 제44권4호
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• pp.269-285
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• 2022

The interaction between ocean and ice shelf is a critical physical process in relation to water mass transformations and ice shelf melting/freezing at the ocean-ice interface. However, it remains challenging to thoroughly understand the process due to a lack of observational data with respect to ice shelf cavities. This is the first study to simulate the variability and circulation of water mass both overlying the continental shelf and underneath an ice shelf and an ice tongue in the Terra Nova Bay (TNB), East Antarctica. To explore the properties of water mass and circulation patterns in the TNB and the corresponding effects on sub ice shelf basal melting, we explicitly incorporate the dynamic-thermodynamic processes acting on the ice shelf in the Regional Ocean Modeling System. The simulated water mass formation and circulation in the TNB region agree well with previous studies. The model results show that the TNB circulation is dominated by the geostrophic currents driven by lateral density gradients induced by the releasing of brine or freshwater at the polynya of the TNB. Meanwhile, the circulation dynamics in the cavity under the Nansen Ice shelf (NIS) are different from those in the TNB. The gravity-driven bottom current induced by High Salinity Shelf Water (HSSW) formed at the TNB polynya flows towards the grounding line, and the buoyance-driven flow associated with glacial meltwater generated by the HSSW emerges from the cavity along the ice base. Both current systems compose the thermohaline overturning circulation in the NIS cavity. This study estimates the NIS basal melting rate to be 0.98 m/a, which is comparable to the previously observed melt rate. However, the melting rate shows a significant variation in space and time.

• Composites Research
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• 제20권3호
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• pp.55-62
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• 2007

Jute와 Hemp 섬유/폴리프로필렌 (PP)의 내구성 및 계면 평가는 끓는 물 실험 전 후로 해서 조사되었고 끓는 물 실험 전 후에 따른 Jute와 Hemp 섬유의 수분함량은 TCA를 통해 측정되었다. 끓는 물 실험 후, Jute, Hemp섬유와 폴리프로필렌 기지재 사이의 계면전단강도와 기계적 물성은 감소하였다. 반면에 물에 의해 부풀어 오른 미소섬유에 의해 미처리경우와 비교해서 접착일은 증가를 하였다. 그리고 끓는 물 실험 전·후의 Jute, Hemp섬유와 폴리프로필렌의 표면에너지는 동 접촉각을 통해 얻어졌다. 계면전단강도는 항상 열역학의 접착일과 일치하지는 않는다. 끓는 물 내에서, Jute와 Hemp 섬유는 물에 의해 부풀어지게 된다. 그래서 표면적과 수분 침투공간이 증가한다. 끓는 물 실험 전 후의 Jute와 Hemp 섬유 미세파괴 경향은 명백하게 다르다. Jute와 Hemp 섬유/폴리프로필렌 복합재의 환경적 영향에 의한 미세파괴 형태는 광학 현미경을 통한 관찰과 음향 방출 수와 에너지에 의해 상호 일치함을 보여주었다. 끓는 물 실험 이후, Jute 섬유는 Hemp 섬유와 달리 부풀어진 피브릴에 의한 낮은 인장강도에서 나타나는 미세파괴 형태를 보여주었다. 또한, 부풀어진 피브릴에 의해 미세파괴시 음향 방출 수는 증가를 하였으며, AE 진폭과 에너지는 감소하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.388-393
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• 2023

지도 학습 기반의 신경 망을 활용한 공학적 자료의 분석은 화학공학 공정 최적화, 미세 먼지 농도 추정, 열역학적 상평형 예측, 이동 현상 계의 물성 예측 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 신경 망의 지도 학습은 학습 자료를 요구하며, 주어진 학습 자료의 구성에 따라 학습 성능이 영향을 받는다. 빈번히 관찰되는 공학적 자료 중에는 DNA의 길이, 분석 물질의 농도 등과 같이 로그 간격으로 주어지는 자료들이 존재한다. 본 연구에서는 넓은 범위에 분포된 로그 간격의 학습 자료를 기계 학습으로 처리하는 경우, 사용 가능한 손실 함수들의 학습 성능을 정량적으로 평가하였으며, 적합한 학습 자료 구성 방식을 연구하였다. 이를 수행하고자, 100×100의 가상 이미지를 활용하여 기계 학습의 회귀 과업을 구성하였다. 4개의 손실 함수들에 대하여 (i) 오차 행렬, (ii) 최대 상대 오차, (iii) 평균 상대 오차로 정량적 평가하여, mape 혹은 msle가 본 연구에서 다룬 과업에 대해 최적의 손실 함수가 됨을 알아내었다. 또한, 학습 자료의 값이 넓은 범위에 걸쳐 분포하는 경우, 학습 자료의 구성을 로그 간격 등을 고려하여 균등 선별하는 방식이 높은 학습 성능을 보임을 밝혀내었다. 본 연구에서 다룬 회귀 과업은 DNA의 길이 예측, 생체 유래 분자 분석, 콜로이드 용액의 농도 추정 등의 공학적 과업에 적용 가능하며, 본 결과를 활용하여 기계 학습의 성능과 학습 효율의 증대를 기대할 수 있을 것이다.

• 접착 및 계면
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• 제25권1호
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• pp.157-161
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• 2024

양친매성 금나노입자는 표면에 친수성 및 소수성 리간드가 동시에 결합된 입자로 에너지, 바이오, 광학, 전자 기술 분야 등 그 응용분야가 다양하다. 특히 이러한 양친매성 금나노입자는 친수성과 소수성 특성을 모두 지니고 있어 서로 섞이지 않는 두 유체의 경계면에서 계면을 활성화하고 정렬된 구조체를 형성할 수 있다. 여기서, 금나노입자의 표면 특성은 두 유체의 경계면에서 금나노입자의 거동에 중요한 영향을 미친다. 따라서 본 연구에서는 양친매성 금나노입자의 표면 특성 및 유기용매의 종류에 따른 금나노입자의 유기용매-물 경계면에서의 흡착 거동을 확인하였다. 소수성 리간드의 탄화수소가 길수록, 유기용매의 탄화수소가 짧을수록 계면에 흡착되는 금나노입자의 양이 증가함을 확인하였다. 또한 Langmuir 흡착등온식을 토대로 양친매성 금나노입자가 단일층을 이루고 있음을 확인함과 동시에 유의미한 열역학적 값(K_L, C_max)들을 얻었다.

• 한국광물학회지
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• 제30권2호
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• pp.59-70
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• 2017

$SiO_2$는 지각과 맨틀을 구성하는 풍부한 물질로 고압 상태의 $SiO_2$ 원자구조를 결정짓는 전자구조적 특성에 대한 상세한 이해는 지구 내부의 탄성과 열역학적 성질에 대한 통찰을 제공한다. $SiO_2$처럼 경원소(low-z)로 이루어진 지구 물질의 고압상 전자구조는 in situ 고압 XRS (x-ray Raman scattering) 실험을 통해 연구되어 왔다. 하지만 기존의 고압 실험 방법으로는 물질의 국소 원자구조와 XRS 스펙트럼 간 상관관계를 밝히는데 한계가 있다. 이를 극복하고 더 높은 압력에서 존재하는 $SiO_2$에 대한 XRS 정보를 얻기 위해 밀도 범함수 이론(density functional theory; DFT)에 기반을 둔 제1원리(ab initio) 계산법을 이용한 XRS 스펙트럼 계산 연구들이 진행되고 있다. 비탄성 X-선 산란에 의하여 원자핵 주변 1s 오비탈에 만들어지는 전자-정공(core-hole)은 경원소 물질의 국소 전자구조에 크게 영향을 미치기 때문에 O K-edge XRS 스펙트럼 형태를 계산할 때 중요하게 고려해야 한다. 본 연구에서는 온-퍼텐셜 선형보충파(full-potential linearized augmented plane wave; FP-LAPW) 방법론에 기반하는 WIEN2k 프로그램을 사용하여 ${\alpha}-quartz$, ${\alpha}-cristobalite$ 그리고 $CaCl_2$-구조를 갖는 $SiO_2$에 대한 O 원자 전자 오비탈의 부분 상태밀도(partial density of states; PDOS)와 O K-edge XRS 스펙트럼을 계산하였다. 또한, $CaCl_2$-구조를 갖는 $SiO_2$의 O 원자 PDOS의 전자-정공 효과의 적용 여부에 따른 차이를 비교하여, 원자핵 부근 전자구조 변화에 따른 PDOS의 피크 세기와 위치 변화가 크게 나타났다는 사실을 확인할 수 있었다. 또한 계산된 각 $SiO_2$ 구조의 O K-edge XRS 스펙트럼이 각 $SiO_2$ 구조에서 계산된 O 원자의 $p^*$ 오비탈의 PDOS 결과와 매우 유사한 형태를 갖고 있음을 확인하였다. 이는 O K-edge XRS 스펙트럼이 갖는 대부분의 특징적인 피크들이 O 원자의 점유 1s 오비탈에서 $2p^*$ 오비탈로의 전자전이에 기인하기 때문이다. 본 연구의 결과는 $SiO_2$에 대한 정확한 O K-edge XRS 스펙트럼을 계산하는데 있어 전자-정공 효과를 고려해야 한다는 사실을 보여준다. 또한, 실험적으로는 재현이 어려운 고압 환경에 존재하는 $CaCl_2$-구조를 갖는 $SiO_2$ (~63 GPa)에 대한 O K-edge XRS 스펙트럼 계산을 통해, 제1원리 계산이 고압상 물질의 물성 연구에 이용될 수 있다는 사실을 보여준다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제13권3호
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• pp.187-197
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• 2010

화석연료를 사용하는 발전소 및 제철소 등 대규모 발생원에서 배출되는 $CO_2$를 포집하고 이를 대수층이나 유가스전과 같은 지질학적 구조에 장기간 저장하는 이산화탄소 포집 및 저장기술(Carbon dioxide Capture and Storage, CCS)이 기후변화 대응기술로서 국내외적으로 주목 받고 있다. 이와 같은 CCS 기술을 구현하기 위해서는 포집된 대용량의 $CO_2$ 혼합물을 파이프라인이나 선박 등을 통해 수송하는 과정이 필요하고, 이러한 공정에 대한 기존의 연구는 주로 순수 $CO_2$를 대상으로 하여 진행되어 왔다. 그러나 일반적으로 발전소 및 제철소 등에서 포집된 $CO_2$ 혼합물에는 $N_2$, $O_2$, Ar, $H_2O$, $SO_2$, $H_2S$ 등과 같은 불순물들을 포함하고 있다. 이러한 $CO_2$ 혼합물 내 불순물들은 처리하고자 하는 $CO_2$ 혼합물의 열역학 상태량 등을 변화시킴으로써 압축, 정제, 수송 및 저장 공정들에 커다란 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 이러한 불순물 중 황성분이 함유된 $SO_2$가 포함된 $CO_2$ 혼합물의 수송 및 저장 공정을 설계하는데 있어 매우 중요한 $CO_2$ 혼합물의 열역학 거동을 모사하기 위한 상태량 모델들을 비교 분석하였다. 이를 위해 BWRS EOS, PR EOS, PRBM EOS, RKS EOS, SRK EOS 그리고 NRTL-RK 모델과 같은 총 6가지 물리적 상태량 모델을 이용하여 $CO_2-SO_2$ 혼합물의 VLE 거동을 수치계산하고 이를 실험 데이터와 비교하였다. 또한, $CO_2$, $SO_2$와 같은 서로 다른 분자간의 상호작용 효과를 보완하기 위하여 상태량 모델을 이용한 계산결과와 실험결과와의 차이를 정량화하여 각각의 상태량 모델의 예측능력을 계량화 비교분석하였고 이로부터 $CO_2-SO_2$ 혼합물에 대한 최적의 이성분 매개변수 값들을 도출하였다.

• 설비공학논문집
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• 제16권12호
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• pp.1234-1268
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• 2004

A review on the papers published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigerating Engineering in 2002 and 2003 has been carried out. Focus has been put on current status of research in the aspect of heating, cooling, air-conditioning, ventilation, sanitation and building environment/design. The conclusions are as follows. (1) Most of fundamental studies on fluid flow were related with heat transportation in diverse facilities. Drop formation and rivulet flow on solid surfaces were interesting topics related with condensation augmentation. Research on micro environment considering flow, heat transfer, humidity was also interesting to promote comfortable living environment. It can be extended considering biological aspects. Development of fans and blowers of high performance and low noise were continuing research topics. Well developed CFD technologies were widely applied for analysis and design of various facilities and their systems. (2) Heat transfer characteristics of enhanced finned tube heat exchangers and heat sinks were extensively investigated. Experimental studies on the boiling heat transfer, vortex generators, fluidized bed heat exchangers, and frosting and defrosting characteristics were also conducted. In addition, the numerical simulations on various heat exchangers were performed and reported to show heat transfer characteristics and performance of the heat exchanger. (3) A review of the recent studies shows that the performance analysis of heat pump have been made by various simulations and experiments. Progresses have been made specifically on the multi-type heat pump systems and other heat pump systems in which exhaust energy is utilized. The performance characteristics of heat pipe have been studied numerically and experimentally, which proves the validity of the developed simulation programs. The effect of various factors on the heat pipe performance has also been examined. Studies of the ice storage system have been focused on the operational characteristics of the system and on the basics of thermal storage materials. Researches into the phase change have been carried out steadily. Several papers deal with the cycle analysis of a few thermodynamic systems which are very useful in the field of air-conditioning and refrigeration. (4) Recent studies on refrigeration and air-conditioning systems have focused on the system performance and efficiency enhancement when new alternative refrigerants are applied. Heat transfer characteristics during evaporation and condensation are investigated for several tube shapes and new alternative refrigerants including natural refrigerants. Efficiency of various compressors and performance of new expansion devices are also dealt with for better design of refrigeration/air conditioning system. In addition to the studies related with thermophysical properties of refrigerant mixtures, studies on new refrigerants are also carried out. It should be noted that the researches on two-phase flow are constantly carried out. (5) A review of the recent studies on absorption refrigeration system indicates that heat and mass transfer enhancement is the key factor in improving the system performance. Various experiments have been carried out and diverse simulation models have been presented. Study on the small scale absorption refrigeration system draws a new attention. Cooling tower was also the research object in the respect of enhancement its efficiency, and performance analysis and optimization was carried out. (6) Based on a review of recent studies on indoor thermal environment and building service systems, it is noticed that research issues have mainly focused on several innovative systems such as personal environmental modules, air-barrier type perimeterless system with UFAC, radiant floor cooling system, etc. New approaches are highlighted for improving indoor environmental conditions and minimizing energy consumption, various activities of building energy management and cost-benefit analysis for economic evaluation.